(57)【要約】【課題】豚の糞尿を、セメント原燃料として有効に利用する方法を提案すること。【解決手段】豚の糞尿の堆肥化工程を調査し、豚の糞尿の固液分離工程、分離された固形分の密閉型堆肥化装置による発酵工程を経て堆肥化された堆肥を選別し、該選別堆肥をそのままセメント原燃料としてセメント焼成設備に投入する豚の糞尿の利用方法とした。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
豚の糞尿の堆肥化工程を調査し、特定の工程を経て堆肥化された堆肥を選別し、該選別堆肥をセメント原燃料として用いることを特徴とする、豚の糞尿の利用方法。
【請求項２】
上記選別する堆肥が、豚の糞尿の固液分離工程、分離された固形分の発酵工程を経て堆肥化された堆肥であることを特徴とする、請求項１に記載の豚の糞尿の利用方法。
【請求項３】
上記選別する堆肥が、密閉型堆肥化装置により発酵がなされた堆肥であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の豚の糞尿の利用方法。
【請求項４】
上記選別する堆肥が、含水率が４０％以下、塩素濃度は３５００ｐｐｍ以下、総発熱量は２５００ｋｃａｌ／ｋｇ以上である堆肥であることを特徴とする、請求項１〜３に記載の豚の糞尿の利用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、豚の糞尿の利用方法に関するもので、特に、豚の糞尿をセメント原燃料として有効に利用する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、豚の糞尿は、発酵させた状態で肥料として利用するのが一般的である。
この豚の糞尿の堆肥化には、種々の方法があり、大別すると堆積方式と撹拌方式に分けられる。前者には、堆肥舎や通気型堆肥舎で代表される堆肥舎タイプがある。後者には、開放型の発酵槽上部に撹拌機が走行する方式やクレーン方式の切返し装置が走行し、堆肥材料を定期的に撹拌しつつ移動させる開放型タイプ、及び密閉された円筒状の発酵槽に材料を投入し、発酵槽の回転や内部の撹拌羽根によって材料が撹拌されながら堆肥化される密閉型タイプがある。
【０００３】
一方、豚の糞尿等の家畜排泄物の有するエネルギーを有効利用するため、発酵・減容化せしめた家畜排泄物を圧縮固形化して、定型に成形して発酵堆肥化物ペレットとし、該発酵堆肥化物ペレットを、需要に応じて肥料又は固形燃料として利用する技術が特許文献１に開示されている。また、更に家畜排泄物を燃料として積極的に利用する技術として、減圧条件下において一定温度の油中に家畜排泄物を浸漬し、その後搾油して固形物を得て、その固形物を助燃材として使用する畜糞の燃料化方法が特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１４２９８０号公報
【特許文献２】特開平１０−１２１０７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来より豚の糞尿等の家畜排泄物がエネルギー利用され難い理由は、含水率が高く、塩素含有量も高いことにあった。例えば、豚舎等から排出される洗浄水や尿が混入している家畜排泄物は、含水率が８５〜９５％と高く、塩素濃度も乾燥ベースで２００００ｐｐｍ程度と高いものであった。
したがって、このように高い含水率を有する家畜排泄物を燃料として用いた場合、燃焼時に発生する熱エネルギーが水分の蒸発潜熱に奪われてしまい、エネルギーの有効利用を図ることが難しい。また、塩素含有量が高い家畜排泄物を燃焼装置に投入した場合、この塩素成分のために燃焼装置が腐食したり、あるいは低融点塩素化合物が発生して配管等の様々な箇所で閉塞等のトラブルが発生する虞があるという問題点があった。
また、堆肥化したものであっても、含水率が４０〜６０％と高い家畜排泄物由来の堆肥を、例えば、セメント焼成設備に原燃料として投入した場合、燃焼時に発生する熱エネルギーが堆肥に含まれる水分の蒸発潜熱に奪われてしまい、燃料としてのエネルギーの有効利用を図ることが難しいという問題点、及び堆肥中の塩素成分がセメントクリンカに混入してセメントの品質を低下させる虞があるという問題点があった。さらに、堆肥中の塩素成分がセメント焼成設備を腐食させる等のトラブルが発生する虞があるために、セメントの操業に悪影響を及ぼす虞があった。
【０００６】
上記のようなことから、従来においては特許文献１，２等に開示されているように、糞尿等の家畜排泄物は最終的には脱塩素すると共に乾燥・固形化して燃料として使用することが行われており、そのため設備、作業等のコストが必要となることから、家畜排泄物をエネルギー源として有効利用することは、進捗がはかばかしくないのが現状であった。
【０００７】
本発明は、上述した背景技術が有する課題に鑑みなされたものであって、豚の糞尿を、セメント原燃料として有効に利用する方法を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者等は、上記した目的を達成すべく調査・研究を重ねた結果、堆肥化するにあたって豚の糞尿の固液分離を行った場合には、該糞尿に含まれる塩素及び／又は塩素化合物の大部分は液分として分離され、固形分の塩素濃度は著しく低減されたものとなること、及び堆肥化の発酵工程において密閉型堆肥化装置を用いた場合には、効率よく短期間で発酵乾燥が行われることから、含水率が低く、かつ有機物の減少が少ない高発熱量を維持した堆肥が得られること、即ち、堆肥化の方法によっては、驚くべきことに含水率及び塩素濃度が低く、かつ総発熱量の高い堆肥が得られ、該堆肥は、そのままでも十分にセメント原燃料としての使用が可能であることを見出し、本発明を完成させた。
【０００９】
即ち、本発明は、次の〔１〕〜〔４〕に記載した豚の糞尿の利用方法とした。
〔１〕豚の糞尿の堆肥化工程を調査し、特定の工程を経て堆肥化された堆肥を選別し、該選別堆肥をそのままセメント原燃料としてセメント焼成設備に投入することを特徴とする、豚の糞尿の利用方法。
〔２〕上記選別する堆肥が、豚の糞尿の固液分離工程、分離された固形分の発酵工程を経て堆肥化された堆肥であることを特徴とする、〔１〕に記載の豚の糞尿の利用方法。
〔３〕上記選別する堆肥が、密閉型堆肥化装置により発酵がなされた堆肥であることを特徴とする、〔１〕又は〔２〕に記載の豚の糞尿の利用方法。
〔４〕上記選別する堆肥の含水率が４０％以下、好ましくは３５％以下、より好ましくは３０％以下であり、塩素濃度は３５００ｐｐｍ以下、好ましくは３０００ｐｐｍ以下、より好ましくは２５００ｐｐｍ以下であり、総発熱量は２５００ｋｃａｌ／ｋｇ以上、好ましくは３０００ｋｃａｌ／ｋｇ以上、より好ましくは３５００ｋｃａｌ／ｋｇ以上である堆肥であることを特徴とする、〔１〕〜〔３〕に記載の豚の糞尿の利用方法。
【発明の効果】
【００１０】
上記した本発明に係る豚の糞尿の利用方法によれば、豚の糞尿の堆肥化工程を調査し、特定の工程を経て堆肥化された堆肥を選別し、該堆肥をそのままセメント原燃料としてセメント焼成設備に投入するものであるため、豚の糞尿をセメントの原燃料として使用するにあたって、何らの新たな設備及び作業を必要とせず、豚の糞尿を有効に使用することができる。また、豚の糞尿をセメントの原燃料として使用するにあたって、特定の工程を経て堆肥化された堆肥を選別することとしているため、含水率及び塩素濃度が低く、かつ総発熱量の高い堆肥を使用することとなり、そのままセメント原燃料としてセメント焼成設備に投入しても、セメントの操業や品質に悪影響を及ぼす虞がない。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る豚の糞尿の利用方法の実施の形態について、詳細に説明する。なお、この実施の形態は、本発明の趣旨をより明確にするために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
【００１２】
本発明に係る豚の糞尿の利用方法は、豚の糞尿の堆肥化工程を調査し、特定の工程を経て堆肥化された堆肥を選別し、該選別堆肥をセメント原燃料として用いるものである。
【００１３】
ここで、豚の糞尿を堆肥化するにあたっては、先の背景技術の項にも記載したように、大別すると堆積方式と撹拌方式に分けら、前者には、堆肥舎や通気型堆肥舎で代表される堆肥舎タイプがあり、後者には、開放型堆肥化装置を用いた開放型タイプと、密閉型堆肥化装置を用いた密閉型タイプとがある。これらの種々のタイプの発酵工程に先だって、豚の糞尿の固液分離が行われる場合がある。
【００１４】
豚の糞尿を堆肥化するには、初期の水分が６０％程度であればそのまま上記発酵工程に送ることができる。豚舎の構造が、床に木材加工の際の副産物であるオガコや籾（籾米）の最も外側にある皮の部分のモミガラなどの敷料を敷き詰めるタイプである場合、糞尿と敷料の混合物の初期水分は上記６０％程度のケースが多くそのまま用いられる。また、水分が多い場合は、敷料を追加して水分が上記値に調整される。豚舎の構造が、床がスノコ式で糞尿混合物がスノコ下部より回収される方式の畜舎等では糞尿はスラリー状で畜舎から排出されるため、固形分と水分をある程度分離しないと堆肥化することが困難である。そのため、上記発酵工程に先だって、固液分離機を用いた糞尿の固液分離が行われる。
本発明においては、この豚の糞尿の固液分離工程を経て堆肥化された堆肥を選別する。  これは、本発明者等が調査したところ、豚の糞尿の固液分離を行った場合には、該糞尿に含まれる塩素及び／又は塩素化合物の８〜９割程度は液分として分離され、固形分の乾燥ベースの塩素濃度は２０００〜３０００ｐｐｍ程度と著しく低減されたものとなることが判明したためである。
【００１５】
固液分離機としては、スクリュープレス、ローラープレス、ベルトスクリーン、遠心脱水機等が用いられている。スクリュープレスは、スクリューと圧搾板により固液分離を行う方式のもので、円筒の一端のポッパーからスクリューにより原材料を圧入し、途中のケーシングに設けたスクリーンで液分を分離した後、他端から固形分を排出する構成の装置である。ローラープレスには多くの形式のものがあるが、比較的簡単な構造のものとして、スクリーンをドラム状にして回転させ、その上に糞尿を流しローラで圧搾し、液分はドラムスクリーン内に流れ、固形分はドラムスクリーン外周表面に付着するため、ドラムの回転とともに掻き落とし板で取り除く形式のものがある。ベルトスクリーンは、スクリーンにベルト状に成型した織網の布ベルトを使用し、ローラの加圧力により糞尿を該布ベルト上において圧搾して固液分離を行うものである。本発明においては、これらのいずれの固液分離機を用いて豚の糞尿の固液分離を行ったものであっても良いが、該固液分離工程において、塩素濃度が乾燥ベースで３０００ｐｐｍ程度以下の固形分が得られるものを選別することが好ましい。
【００１６】
発酵工程には、上記したように種々施設あるいは装置を用いたタイプがある。
堆積方式に大別される堆肥舎は、ショベルローダーなどの切返し装置を用いて切返しのみによって山積みに堆積させた家畜排泄物を好気的に分解・腐熟させて堆肥化する施設で、処理期間は２〜３ヶ月と長い。通気型堆肥舎は、切返しだけでなく、ブロワーなどの通気装置を用いて強制的に通気を行って家畜排泄物を好気的に分解・腐熟させて堆肥化する施設である。この通気型堆肥舎を用いた場合、上記堆肥舎に比して処理期間は短いものとなるものの、それでも  １〜２ヶ月程度の処理期間を必要とする。
【００１７】
一方、撹拌方式に大別され、開放型タイプの発酵を行う開放型堆肥化装置は、主としてて混合や移し換えによる切返しによって家畜排泄物を好気的に分解・腐熟させて堆肥化を促進する装置で、上面が開放された発酵槽と、該発酵槽内の堆肥原料を撹拌・混合及び移送を行う切返し装置から構成されている。この開放型堆肥化装置による処理期間は１５〜２５日程度である。また、同じく撹拌方式に大別され、密閉型タイプの発酵を行う密閉型堆肥化装置には、縦型と横型の二つのタイプがある。密閉縦型堆肥化装置は、断熱材で覆われた円筒形の発酵槽を縦置きにした形で、該発酵槽は通常上下二段の槽にわかれ、上段の槽に堆肥原料を投入し、前もって残しておいた発酵材料と付設の攪拌装置によって混合・撹拌して発酵分解を促進させる。上下槽には回転する撹拌羽根が設けてあり、この撹拌羽根に付設された小穴から電気ヒーター又は排ガスと熱交換した温風、あるいは高圧送風機の圧縮空気による温風を通気して発酵・乾燥を促進させている。また、下段の槽には灯油バーナーが付設されており、必要に応じてこれを燃焼させて槽内の材料の乾燥を図っている。攪拌され堆肥化が行われた堆肥原料は、発酵槽の下部からに取り出される。一般的に、この密閉縦型堆肥化装置を用いた処理期間は１〜２週間程度と短かい。密閉横型堆肥化装置は、ロータリーキルン式とも呼ばれ、断熱材で覆われた円筒形の発酵槽を傾斜をつけて横にしたものである。攪拌は、発酵槽自体の回転と内部の固定攪拌羽根によって行う。逆に、発酵槽が固定され、内部の攪拌羽根が回転するタイプのものもある。傾斜を変えることによって発酵期間を変えることができるが、通常、投入された材料は回転撹拌されながら排出口へ５〜７日間かけて移動し、その間に空気と接触して堆肥化処理される。
なお、密閉型タイプの発酵を行う際にも、投入物の水分調整でオガコ、モミガラ等を用いることがあるが、これら副資材は塩素の低減と熱量の増加が見込めるため、混合することが好ましい。ただしこれらは有価であることが多く、必要以上に農家で投入されることは少ない。
【００１８】
本発明においては、上記した種々の施設あるいは装置を用いた発酵工程の内、密閉型堆肥化装置を用いた発酵工程を経て堆肥化された堆肥を選別する。
これは、本発明者等が調査したところ、密閉型堆肥化装置によれば効率よく短期間で堆肥原料の発酵乾燥が行われることから、含水率が３０〜４０％程度と低く、かつ有機物の減少が少ないことから総発熱量が３０００ｋｃａｌ／ｋｇ程度以上の高発熱量を維持した堆肥が得られることが判明したためである。
密閉型堆肥化装置には、上記したように縦型と横型とがあり、いずれの密閉型堆肥化装置を用いて発酵を行ったものを選別しても良い。一般に横型の装置は煩雑で農家の導入例としては密閉縦型堆肥化装置が多い。
【００１９】
上記のように堆肥化工程を選別して得られた堆肥は含水率が３０〜４０％程度まで低下する。塩素濃度は発酵により有機物が減少するため、見かけ上塩素濃度が若干上昇するが、３５００ｐｐｍ程度以下と低く、総発熱量は３０００ｋｃａｌ／ｋｇ程度以上と堆肥の中では比較的高位の発熱量を有しているものとなる。
上記のように堆肥化工程を選別して得られる堆肥は、含水率が４０％以下、好ましくは３５％以下、より好ましくは３０％以下であり、塩素濃度は３５００ｐｐｍ以下、好ましくは３０００ｐｐｍ以下、より好ましくは２５００ｐｐｍ以下であり、総発熱量は２５００ｋｃａｌ／ｋｇ以上、好ましくは３０００ｋｃａｌ／ｋｇ以上、より好ましくは３５００ｋｃａｌ／ｋｇ以上である堆肥である。
本発明においては、この堆肥化工程を選別して得られた堆肥を、車両、好ましくは天蓋付密閉車両によりセメント焼成設備の近傍まで搬送し、該搬送した堆肥をそのままセメント原燃料としてセメント焼成設備に投入する。
ここで、『そのまま』とは、『エネルギーを使用した積極的な乾燥、あるいは造粒装置等を用いた積極的な固形化、粒状化等を行うことなく。』と言う意味で使用しており、通常、原材料をセメント焼成設備に投入する際に行っている、放置、搬送による自然乾燥、撹拌による流動化、他の原材料との混合等の操作までをも排除するものではない。
【００２０】
セメント焼成設備への堆肥の投入位置としては、セメント焼成設備であるロータリーキルンの窯尻部、ロータリーキルンの前段に設けた仮焼炉、ロータリーキルンの前段に位置するプレヒータ、クーラー抽気ダクト等が挙げられ、これらの一箇所あるいは複数箇所から堆肥を投入し、セメント原燃料と混ぜることで、堆肥をセメント原燃料の一部として有効利用しながらセメントクリンカを製造する。即ち、このようにセメント焼成設備であるロータリーキルンの窯尻部等から堆肥を投入することにより、該堆肥中の有機物はセメント製造用の燃料の一部として利用され、無機物はセメント原料としてセメント中に添加されることとなるため、焼却灰などの新たな廃棄物を出さず、有効な利用方法となる。
【００２１】
以上説明したように、本発明に係る豚の糞尿の利用方法によれば、豚の糞尿の堆肥化工程を調査し、特定の工程を経て堆肥化された堆肥を選別し、該選別堆肥をそのままセメント原燃料としてセメント焼成設備に投入するものであるため、豚の糞尿をセメントの原燃料として使用するにあたって、何らの新たな設備及び作業を必要とせず、豚の糞尿を有効に使用することができる。また、豚の糞尿をセメントの原燃料として使用するにあたって、特定の工程を経て堆肥化された堆肥を選別することとしているため、含水率及び塩素濃度が低く、かつ総発熱量の高い堆肥を使用することとなり、そのままセメント原燃料としてセメント焼成設備に投入しても、セメントの操業や品質に悪影響を及ぼす虞がない。
【試験例】
【００２２】
以下、本発明を見出した調査結果及び試験例を記載するが、本発明は、何らこれらの調査結果及び試験例により限定されるものではない。
【００２３】
（豚の糞尿由来の堆肥調査）
豚の糞尿由来の堆肥について、その堆肥化工程の相違に基づく性状の差異を調査した。
その調査結果を表１に示す。
【００２４】
【表１】
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なお、堆肥の含水率の測定はJIS M 8812「石炭類及びコークス類−工業分析方法」で行い、塩素濃度の測定はエシュカ法で行い、総発熱量の測定はJIS M 8814「石炭類及びコークス類−ボンブ熱量計による総発熱量の測定方法及び真発熱量の計算方法」により行った。 
また、セメント原燃料としての評価は、過去の種々の廃棄物を調整してセメント原燃料として用いた場合の試験結果に基づき、使用可能と判断されるものを『○』、使用不能と判断されるものを『×』と評価した。
【００２５】
（堆肥のセメント原燃料としての使用試験）
試験例１〜３
セメント原燃料としての評価を『○』とした調査Ｎｏ．１〜３の豚の糞尿由来の堆肥を、それぞれセメント焼成設備（生産規模  ２００ｔ／ｈｒ）のロータリーキルンの窯尻部に原燃料として１０００ｋｇ／ｈｒで投入したところ、いずれもロータリーキルンの燃焼効率を維持しながら、石炭投入量の減量が認められた。また操業やセメント品質に全く影響はなかった。